CN103678212A - 基于vpx架构的通用接口检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于VPX架构的通用接口检测装置，属于测试技术领域，主要应用于数据链终端产品的测试设备、地面设备的开发集成。该装置为在VPX背板上安装VPX电源板卡、VPX单板计算机、VPX交换机、通用接口模块和业务接口模块；所述的VPX电源板卡中还可以包括VPX电源板卡的备份；所述的通用接口模块包括四个接口插槽和VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡；VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡放置在其中的三个接口插槽中，剩下的一个接口插槽放置备份。
Description
技术领域
本发明涉及基于VPX架构的通用接口检测装置，属于测试技术领域，主要应用于数据链终端产品的测试设备、地面设备的开发集成。
背景技术
随着测试技术的不断发展，数据传输带宽也越来越大。另外由于军事、航天、航天等领域的特殊要求，PCI、PCI-e等传统的计算总线架构已经不能够满足测试对总线带宽、系统坚固性等方面的需求。
基于VPX架构的通用接口检测装置采用VPX总线结构设计。VPX总线是VITA组织在2007年基于VME总线基础上提出的新一代高速总线标准，采用高速串行总线技术，支持RapidIO、PCI-e、万兆以太网等传输协议，满足测试领域数据传输的大带宽需求。同时，VPX架构的坚固机械特性满足航空、航天、军事领域对电子设备结构的要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决数据链终端产品测试过程中电气接口多样性、大数据量的问题，提供基于VPX架构的通用接口检测装置，该装置具有抗震性好、通用化强、传输时延小、结构紧凑等特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的基于VPX架构的通用接口检测装置，该装置为在VPX背板上安装VPX电源板卡、VPX单板计算机、VPX交换机、通用接口模块和业务接口模块；
所述的VPX电源板卡中还可以包括VPX电源板卡的备份；
所述的通用接口模块包括四个接口插槽和VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡；VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡放置在其中的三个接口插槽中，剩下的一个接口插槽放置备份；
所述的业务接口模块五个业务插口、三个备份插口、中射频板C型、中射频板B型、基带板B型、基带板A型、UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡；中射频板C型、中射频板B型、基带板B型和基带板A型放置在其中的四个业务插口中，UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡放置在剩余的插口中；
VPX电源板卡接收外界的220V市电转换成二次直流电源，给该装置供电；
接收外界射频信号的过程：外界射频信号根据射频信号的频段选择UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡中的一个进行下变频转换成中频信号，中频信号通过外界的射频电缆连接到中射频板C型、中射频板B型、基带板B型、基带板A型中的一个转换成数字基带信号，数字基带信号通过业务接口模块中业务插口上的PCI-e总线传给VPX交换机，VPX交换机通过PCI-e总线传给VPX单板计算机，VPX单板计算机对接收到的数字基带信号进行分析处理。
向外界发射射频信号的过程：VPX单板计算机将处理后的数字基带信号通过PCI-e总线传给VPX交换机，VPX交换机通过PCI-e总线发给中射频板C型、中射频板B型、基带板B型、基带板A型中的一个转换成中频信号，中频信号通过外界的射频电缆发送到UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡中的一个进行上变频转换成射频信号输出给待测试的外界设备。
外界的通用基带信号通过VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡中的一个进行数据转换，转换后的数据通过PCI-e总线发送给VPX单板计算机进行分析处理；
VPX单板计算机将存储的数据进行处理后通过PCI-e总线发送给VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡中的一个进行数据转换，转换后的数据发送给待测试的外界设备。
所述的VPX通用串口卡包括对外9路RS422/485串口、2路1M1553B接口和2路4M1553B接口，通过通用化驱动程序设置，其9路RS422/485串口可被计算机直接识别为COM设备；该9路RS422/485串口通过跳线设置兼容RS422/RS485模式和同步/异步模式，即通过跳线设置为9个异步串口或3个同步串口；该9路RS422/485串口扩展128byte数据缓冲FIFO，通讯速率0～10M可调；2路1M1553B接口和2路4M1553B接口支持包括BC→RT、RT→BC、RT→RT、广播以及模式码消息格式，该通用串口卡具备ESD防护功能，通过FPGA实现数据的处理。
所述的VPX多功能IO卡包括一路视频同步信号输出接口、三路PAL制式视频信号输出接口、两路PAL制式视频信号输入接口、一路LVDS（MAX9247）输出接口、一路均衡后的LVDS（DS90C124）输出接口、一路Cameralink输出接口、一路模拟音频输入接口、一路模拟音频输出接口、一个板载MBE编解码器、四路低速AD采样接口、八路5V TTL输入接口、八路5V TTL输出接口和四路28V IO输出接口；多功能IO卡所有接口都可以通过VPX单板计算机直接配置，FPGA内部编程实现开关矩阵，实现数据通路切换功能；设计内部数据源，可以直接从NAND FLASH存储器或DDR2存储器提取内部数据源；
所述的VPX触点开关卡包括十八路机械式继电器触点接口和一路大电流固态继电器接口，所述的大电流为额定电流20A；VPX触点开关卡所有接口都可以通过VPX单板计算机直接配置；
所述的中射频板C型包括四路70M/140MHz模拟中频信号的接收采样和四路70M/140MHz模拟中频信号的发射，具备阵列信号处理和自适应抗干扰调零算法处理的能力；
所述的中射频板B型包括两个400M-4GHz射频信号的采样接口和两个400M-4GHz射频信号的输出接口，具备阵列信号处理和自适应抗干扰调零算法处理的能力；
所述的基带板B型包括两路70M/140MHz模拟中频信号的接收采样和两路70M/140MHz模拟中频信号的发射，具备两路1080P/30fps高清晰度图像和语音的压缩和解压缩能力；
所述的基带板A型两路70M/140MHz模拟中频信号的接收采样和两路70M/140MHz模拟中频信号的发射，具备两路标准清晰度图像和语音的压缩和解压缩能力；
所述的UHF射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道。中频信号频率为140MHz，射频信号频率在400MHz～800MHz范围内可调。
所述的C射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道。中频信号频率为140MHz，射频信号频率在4.2GHz～4.8GHz范围内可调。
所述的L射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道。中频信号频率为140MHz，射频信号频率在1.1GHz～1.8GHz范围内可调。
所述的S射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道。中频信号频率为140MHz，射频信号频率在2GHz～2.6GHz范围内可调。
有益效果
该装置能够实现发射机和接收机的接口及功能的测试。
附图说明
图1是基于VPX架构的通用接口检测装置的拓扑接收和插槽定义示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例
如图1所示，基于VPX架构的通用接口检测装置，该装置为在VPX背板上安装VPX电源板卡及其备份、VPX单板计算机、VPX交换机、通用接口模块和业务接口模块；
所述的通用接口模块包括四个接口插槽和VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡；VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡放置在其中的三个接口插槽中，剩下的一个接口插槽放置备份；
所述的业务接口模块五个业务插口、三个备份插口、中射频板C型、中射频板B型、基带板B型、基带板A型、UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡；中射频板C型、中射频板B型、基带板B型和基带板A型放置在其中的四个业务插口中，UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡放置在剩余的插口中；
VPX电源板卡接收外界的220V市电转换成二次直流电源，二次直流电源划分为六个电源轨道，包括三个主电源轨道和三个辅助电源轨道；三个主电源轨道分别为VS1=12V，VS2=3.3V，VS3=5V。三个辅助电源轨道分别为AUX_3.3V，+12V_AUX，-12V_AUX；六个电源轨道同时为该装置供电；
接收外界射频信号的过程：外界S频段射频信号通过S射频通道板卡进行下变频转换成中频信号，中频信号通过外界的射频电缆连接到中射频板C型解扩解调转换成遥测数字基带信号，遥测数字基带信号通过业务接口模块中业务插口上的PCI-e总线传给VPX交换机，VPX交换机通过PCI-e总线传给VPX单板计算机，VPX单板计算机对接收到的遥测数字基带信号进行图像解压缩和数据判读处理。
向外界发射射频信号的过程：VPX单板计算机将遥控指令通过PCI-e总线传给VPX交换机，VPX交换机通过PCI-e总线发给中射频板C型扩频调制后转换成中频信号，中频信号通过外界的射频电缆发送到S射频通道板卡进行上变频转换成射频信号输出给待测试的外界设备。
外界的RS422设备状态数据通过VPX通用串口卡进行数据转换，转换后的数据通过PCI-e总线发送给VPX单板计算机进行分析判断状态的正确性；
VPX单板计算机将设备控制信息通过PCI-e总线发送给VPX通用串口卡进行数据转换，转换后的数据发送给待测试的外界设备，控制设备的工作状态。
所述的VPX通用串口卡包括对外9路RS422/485串口、2路1M1553B接口和2路4M1553B接口，通过通用化驱动程序设置，其9路RS422/485串口可被计算机直接识别为COM设备；该9路RS422/485串口通过跳线设置兼容RS422/RS485模式和同步/异步模式，即通过跳线设置为9个异步串口或3个同步串口；该9路RS422/485串口扩展128byte数据缓冲FIFO，通讯速率0～10M可调；2路1M1553B接口和2路4M1553B接口支持包括BC→RT、RT→BC、RT→RT、广播以及模式码消息格式，该通用串口卡具备ESD防护功能，通过FPGA实现数据的处理。
所述的VPX多功能IO卡包括一路视频同步信号输出接口、三路PAL制式视频信号输出接口、两路PAL制式视频信号输入接口、一路LVDS（MAX9247）输出接口、一路均衡后的LVDS（DS90C124）输出接口、一路Cameralink输出接口、一路模拟音频输入接口、一路模拟音频输出接口、一个板载MBE编解码器、四路低速AD采样接口、八路5V TTL输入接口、八路5V TTL输出接口和四路28V IO输出接口；多功能IO卡所有接口都可以通过VPX单板计算机直接配置，FPGA内部编程实现开关矩阵，实现数据通路切换功能；设计内部数据源，可以直接从NAND FLASH存储器或DDR2存储器提取内部数据源；
所述的VPX触点开关卡包括十八路机械式继电器触点接口和一路大电流固态继电器接口，所述的大电流为额定电流20A；VPX触点开关卡所有接口都可以通过VPX单板计算机直接配置；
所述的中射频板C型包括四路70M/140MHz模拟中频信号的接收采样和四路70M/140MHz模拟中频信号的发射，具备阵列信号处理和自适应抗干扰调零算法处理的能力；
所述的中射频板B型包括两个400M-4GHz射频信号的采样接口和两个400M-4GHz射频信号的输出接口，具备阵列信号处理和自适应抗干扰调零算法处理的能力；
所述的基带板B型包括两路70M/140MHz模拟中频信号的接收采样和两路70M/140MHz模拟中频信号的发射，具备两路1080P/30fps高清晰度图像和语音的压缩和解压缩能力；
所述的基带板A型两路70M/140MHz模拟中频信号的接收采样和两路70M/140MHz模拟中频信号的发射，具备两路标准清晰度图像和语音的压缩和解压缩能力；
所述的UHF射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道。中频信号频率为140MHz，射频信号频率在400MHz～800MHz范围内可调。
所述的C射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道。中频信号频率为140MHz，射频信号频率在4.2GHz～4.8GHz范围内可调。
所述的L射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道。中频信号频率为140MHz，射频信号频率在1.1GHz～1.8GHz范围内可调。
所述的S射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道。中频信号频率为140MHz，射频信号频率在2GHz～2.6GHz范围内可调。
所述的VPX背板的数据的传输采用星形拓扑结构+总线拓扑结构+局部全网互连（Full mesh）拓扑设计；
该装置的VPX背板安装在机箱中，设计16槽VPX机箱，最多可同时装载16个载荷单元和16个RTM单元。利用力、热仿真工具，优化设计机箱结构，在整机功耗300W的条件下，模块工作温度可到-55℃～+70℃，机箱兼容风冷和导冷两种应用条件。机箱主体高度4U，宽度425±5mm；深度440mm，可直接安装在19寸标准机柜上；
星型拓扑结构设计：VPX单板计算机作为中心节点和通用接口模块之间设计x1PCI-e互连方式，VPX单板计算机和VPX交换机之间采用x4连接设计。VPX计算机和VPX交换机单向数据速率20Gbps。
星形拓扑/全网互连拓扑：五个业务插口设计为x4PCI-e与VPX交换机连接，通过VPX交换机可以实现五个业务插口与VPX单板计算机之间20Gbps的传输带宽（PCI-e Gen2）。在星形拓扑基础上，五个业务插口设计为full mesh全网络互连架构，五个业务插口中任意两个插口间具备点对点x4PCI-e连接功能，板间数据数据速率20Gbps。
低速总线：在VPX J2/P2连接器上扩展低速数据总线、低速指令总线、系统管理总线、软件在线升级总线，实现单板电压、电流、温度监控；实现模块软件在线升级；实现低速数据和指令的专用通路。
设计了标准化得VPX可互换通用接口模块：使用了单片机、CPLD和FPGA器件，具备模块工作电压、电流、温度实时监控上报、模块上主要控制可编程器件FPGA、DSP等的在线程序升级以及接口自定义等功能。
Claims (6)
1.基于VPX架构的通用接口检测装置，其特征在于：该装置为在VPX背板上安装VPX电源板卡、VPX单板计算机、VPX交换机、通用接口模块和业务接口模块；
所述的通用接口模块包括四个接口插槽和VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡；VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡放置在其中的三个接口插槽中，剩下的一个接口插槽放置备份；
所述的业务接口模块五个业务插口、三个备份插口、中射频板C型、中射频板B型、基带板B型、基带板A型、UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡；中射频板C型、中射频板B型、基带板B型和基带板A型放置在其中的四个业务插口中，UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡放置在剩余的插口中；
VPX电源板卡接收外界的220V市电转换成二次直流电源，给该装置供电；
外界射频信号根据射频信号的频段选择UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡中的一个进行下变频转换成中频信号，中频信号通过外界的射频电缆连接到中射频板C型、中射频板B型、基带板B型、基带板A型中的一个转换成数字基带信号，数字基带信号通过业务接口模块中业务插口上的PCI-e总线传给VPX交换机，VPX交换机通过PCI-e总线传给VPX单板计算机，VPX单板计算机对接收到的数字基带信号进行分析处理；
VPX单板计算机将处理后的数字基带信号通过PCI-e总线传给VPX交换机，VPX交换机通过PCI-e总线发给中射频板C型、中射频板B型、基带板B型、基带板A型中的一个转换成中频信号，中频信号通过外界的射频电缆发送到UHF射频通道板卡、C射频通道板卡、L射频通道板卡和S射频通道板卡中的一个进行上变频转换成射频信号输出给待测试的外界设备；
外界的通用基带信号通过VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡中的一个进行数据转换，转换后的数据通过PCI-e总线发送给VPX单板计算机进行分析处理；
VPX单板计算机将存储的数据进行处理后通过PCI-e总线发送给VPX通用串口卡、VPX多功能IO卡和VPX触点开关卡中的一个进行数据转换，转换后的数据发送给待测试的外界设备。
2.根据权利要求1所述的基于VPX架构的通用接口检测装置，其特征在于：所述的VPX电源板卡中包括VPX电源板卡的备份。
3.根据权利要求1所述的基于VPX架构的通用接口检测装置，其特征在于：所述的VPX通用串口卡包括对外9路RS422/485串口、2路1M1553B接口和2路4M1553B接口，通过通用化驱动程序设置，其9路RS422/485串口可被计算机直接识别为COM设备；该9路RS422/485串口通过跳线设置兼容RS422/RS485模式和同步/异步模式，即通过跳线设置为9个异步串口或3个同步串口；该9路RS422/485串口扩展128byte数据缓冲FIFO，通讯速率0～10M可调；2路1M1553B接口和2路4M1553B接口支持包括BC→RT、RT→BC、RT→RT、广播以及模式码消息格式，该通用串口卡具备ESD防护功能，通过FPGA实现数据的处理；
所述的VPX多功能IO卡VPX多功能IO卡包括一路视频同步信号输出接口、三路PAL制式视频信号输出接口、两路PAL制式视频信号输入接口、一路LVDS输出接口、一路均衡后的LVDS输出接口、一路Cameralink输出接口、一路模拟音频输入接口、一路模拟音频输出接口、一个板载MBE编解码器、四路低速AD采样接口、八路5V TTL输入接口、八路5V TTL输出接口和四路28VIO输出接口；多功能IO卡所有接口都可以通过VPX单板计算机直接配置，FPGA内部编程实现开关矩阵，实现数据通路切换功能；设计内部数据源，可以直接从NAND FLASH存储器或DDR2存储器提取内部数据源；
所述的VPX触点开关卡VPX触点开关卡包括十八路机械式继电器触点接口和一路大电流固态继电器接口，所述的大电流为额定电流20A；VPX触点开关卡所有接口都可以通过VPX单板计算机直接配置。
4.根据权利要求1所述的基于VPX架构的通用接口检测装置，其特征在于：所述的中射频板C型包括四路70M/140MHz模拟中频信号的接收采样和四路70M/140MHz模拟中频信号的发射，具备阵列信号处理和自适应抗干扰调零算法处理的能力；
所述的中射频板B型包括两个400M-4GHz射频信号的采样接口和两个400M-4GHz射频信号的输出接口，具备阵列信号处理和自适应抗干扰调零算法处理的能力；
所述的基带板B型包括两路70M/140MHz模拟中频信号的接收采样和两路70M/140MHz模拟中频信号的发射，具备两路1080P/30fps高清晰度图像和语音的压缩和解压缩能力；
所述的基带板A型两路70M/140MHz模拟中频信号的接收采样和两路70M/140MHz模拟中频信号的发射，具备两路标准清晰度图像和语音的压缩和解压缩能力。
5.根据权利要求1所述的基于VPX架构的通用接口检测装置，其特征在于：所述的UHF射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道；中频信号频率为140MHz，射频信号频率在450MHz～800MHz范围内可调；
所述的C射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道；中频信号频率为140MHz，射频信号频率在4.2GHz～4.8GHz范围内可调；
所述的L射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道；中频信号频率为140MHz，射频信号频率在1.1GHz～1.8GHz范围内可调；
所述的S射频通道板卡包括一路中频信号到射频信号的上变频通道和一路射频信号到中频信号的下变频通道；中频信号频率为140MHz，射频信号频率在2GHz～2.6GHz范围内可调。
6.根据权利要求1所述的基于VPX架构的通用接口检测装置，其特征在于：二次直流电源划分为六个电源轨道，包括三个主电源轨道和三个辅助电源轨道；三个主电源轨道分别为VS1=12V，VS2=3.3V，VS3=5V；三个辅助电源轨道分别为AUX_3.3V，+12V_AUX，-12V_AUX；六个电源轨道同时为该装置供电。
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